JP2016185782A - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】セレーション嵌合されたシャフトの歯当たりを均一化することができるステアリング装置を提供する。
【解決手段】ピニオンシャフト24の一端には、その外周面に雄セレーション歯41を有する雄セレーション部40が形成されている。エクステンションシャフト25には、ピニオンシャフト24側に開口する筒部50が形成されている。筒部50の内周面は、雄セレーション歯41と噛み合う多数の雌セレーション歯54が形成された雌セレーション部55を有している。雌セレーション部55はテーパ形状をなしており、エクステンションシャフト25の口元側の内径D1は、奥側の内径D2よりも大きく設定されている。
【選択図】図2
【解決手段】ピニオンシャフト24の一端には、その外周面に雄セレーション歯41を有する雄セレーション部40が形成されている。エクステンションシャフト25には、ピニオンシャフト24側に開口する筒部50が形成されている。筒部50の内周面は、雄セレーション歯41と噛み合う多数の雌セレーション歯54が形成された雌セレーション部55を有している。雌セレーション部55はテーパ形状をなしており、エクステンションシャフト25の口元側の内径D1は、奥側の内径D2よりも大きく設定されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。
従来、ステアリングホイールの操舵に伴うステアリングシャフトの回転をラックアンドピニオン機構に伝達することで転舵輪の角度を変更するステアリング装置がある。このようなステアリングシャフトは、インターミディエイトシャフトやピニオンシャフト等の各種のシャフトが連結されることにより構成されている。特許文献1のように、レイアウトの関係上、エクステンションシャフトを更に備えたものがある。これは、エクステンションシャフトに取り付けられた軸継手の雌セレーションと、インターミディエイトシャフトに設けられた雄セレーションとを嵌合させたのち、ボルトを締め付けることで雌セレーションを縮径させる。雌セレーションが雄セレーションを締め付けることにより、エクステンションシャフトとインターミディエイトシャフトとが一体回転可能に連結される。
しかし、特許文献1のステアリング装置においては、ボルトを締め付けた際に、エクステンションシャフトに取り付けられた軸継手の雌セレーションの口元側の歯当たりが奥側の歯当たりよりも強くなってしまう。このため、雌セレーションの口元側の摩耗が生じやすく、ひいてはエクステンションシャフト全体の耐久性も低下するおそれがある。
本発明の目的は、セレーション嵌合されたシャフトの歯当たりを均一化することができるステアリング装置を提供することにある。
上記目的を達成しうるステアリング装置は、外周面に雄セレーション部が形成された第1のシャフトと、内周面に設けられて前記第1のシャフトの雄セレーション部が嵌合される雌セレーション部、軸方向に沿って延びるスリットを挟む形で外周面に突出して設けられた2つの締結部、および前記2つの締結部の並ぶ方向において前記2つの締結部を貫通するボルト孔を有する第2のシャフトと、前記雄セレーション部と前記雌セレーション部が嵌合された状態で、前記ボルト孔に挿入されて締め付けられることにより、前記雌セレーション部を縮径させるボルトと、を備えている。前記雄セレーション部または前記雌セレーション部には、前記ボルト孔よりも口元側の部分と奥側の部分との締め付け力の差を低減する締め付け力均等化手段が設けられている。
この構成によれば、雄セレーション部と雌セレーション部とが嵌合された状態で、ボルト孔に挿入されたボルトが締め付けられるとき、雌セレーション部の縮径に伴う雄セレーション部における口元側と奥側との締め付け力の差は、雄セレーション部または雌セレーション部に設けられる締め付け力均等化手段により低減される。これにより、口元側と奥側との歯当たりが均一化される。
上記のステアリング装置において、前記締め付け力均等化手段として、前記口元側における前記第1のシャフトの雄セレーションの外径と前記第2のシャフトの雌セレーションの内径との差は、前記奥側における前記第1のシャフトの雄セレーションの外径と前記第2のシャフトの雌セレーションの内径の差よりも大きくすることが好ましい。
この構成によれば、口元側における雄セレーション部と雌セレーション部との間の隙間は、奥側における雄セレーション部と雌セレーション部との間の隙間よりも小さい。口元側の隙間が大きい分、雌セレーション部の縮径に伴う口元側における雄セレーション部の締め付け力は奥側における雄セレーション部の締め付け力より低減されるので、口元側と奥側との歯当たりが均一化される。
上記のステアリング装置において、前記締め付け力均等化手段として、前記雄セレーション部は前記奥側へ向かうにつれて拡径するテーパ、または前記雌セレーション部は前記口元側へ向かうにつれて拡径するテーパを有することが好ましい。
この構成によれば、雄セレーションが奥側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしている場合、または雌セレーションが口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしている場合には、口元側の隙間が大きい分、雌セレーション部の縮径に伴う前記雄セレーション部における口元側の締め付け力は奥側の締め付け力より低減される。口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。また、雌セレーション部に口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしている場合には、第1のシャフトを第2のシャフトに挿入する際の組み付け性を高めることができる。
上記のステアリング装置において、前記締め付け力均等化手段として、前記雌セレーション部または前記締結部の前記奥側には、溝が形成されていてもよい。
この構成によれば、雌セレーション部または締結部の奥側に溝を形成することにより、雌セレーション部または締結部の奥側の剛性が弱められる。このため、口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。
この構成によれば、雌セレーション部または締結部の奥側に溝を形成することにより、雌セレーション部または締結部の奥側の剛性が弱められる。このため、口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。
上記のステアリング装置において、前記締め付け力均等化手段は、前記第1のシャフトをその軸方向に延長するエクステンションシャフトに適用する場合に好適である。車両レイアウトを変更した場合にも、従来と同じ第1シャフトを使うことができるためである。
本発明のステアリング装置によれば、セレーション嵌合されたシャフトの歯当たりを均一化することができる。
以下、本実施形態のステアリング装置について説明する。
図1に示すように、EPS1は運転者のステアリングホイール20の操作に基づいて転舵輪29を転舵させる操舵機構2、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構3を備えている。
図1に示すように、EPS1は運転者のステアリングホイール20の操作に基づいて転舵輪29を転舵させる操舵機構2、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構3を備えている。
操舵機構2は、ステアリングホイール20およびステアリングホイール20と一体回転するステアリングシャフト21を備えている。ステアリングシャフト21は、ステアリングホイール20に連結されたコラムシャフト22、コラムシャフト22の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト23およびインターミディエイトシャフト23の下端部に連結されたピニオンシャフト24から構成される。ピニオンシャフト24は、エクステンションシャフト25を介して、インターミディエイトシャフト23と連結されている。ピニオンシャフト24は、その下端部でピニオンシャフト24に交わる方向へ延びるラックシャフト26に連結されている。ステアリングシャフト21の回転運動は、ピニオンシャフト24の先端に設けられたピニオン歯と、ラックシャフト26に刻まれたラック歯が噛み合ってなるラックアンドピニオン機構27を介してラックシャフト26の軸方向の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト26の両端にそれぞれ連結されたタイロッド28を介して左右の転舵輪29にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪29の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
アシスト機構3は、アシスト力の発生源であるモータ30を備えている。モータ30の回転軸31は、減速機構32を介してコラムシャフト22に連結されている。減速機構32はモータ30の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト22に伝達する。すなわち、ステアリングシャフト21にモータ30の回転力(トルク)がアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。
つぎに、ピニオンシャフト24とエクステンションシャフト25との連結構造について説明する。
図2(a)に示すように、ピニオンシャフト24の一端(ピニオン歯と反対側の端部)には、その外周面に雄セレーション歯41を有する雄セレーション部40が形成されている。雄セレーション歯41は、それぞれが同一形状を有するとともに、雄セレーション部40の軸方向の一定範囲において、全周にわたって形成されている。ピニオンシャフト24における雄セレーション部40側の端部には、円柱状の突部42が設けられている。突部42の外径は、雄セレーション部40における最小の外径(雄セレーション歯41の歯底部分での外径)以下に設定されている。雄セレーション部40の中心軸と突部42の中心軸は、それぞれ一致している。また、雄セレーション部40の軸方向中央付近には、雄セレーション部40の周方向全域にわたって円環状の係合溝43が設けられている。なお、係合溝43の軸方向両側には雄セレーション歯41が形成されている。
図2(a)に示すように、ピニオンシャフト24の一端(ピニオン歯と反対側の端部)には、その外周面に雄セレーション歯41を有する雄セレーション部40が形成されている。雄セレーション歯41は、それぞれが同一形状を有するとともに、雄セレーション部40の軸方向の一定範囲において、全周にわたって形成されている。ピニオンシャフト24における雄セレーション部40側の端部には、円柱状の突部42が設けられている。突部42の外径は、雄セレーション部40における最小の外径(雄セレーション歯41の歯底部分での外径)以下に設定されている。雄セレーション部40の中心軸と突部42の中心軸は、それぞれ一致している。また、雄セレーション部40の軸方向中央付近には、雄セレーション部40の周方向全域にわたって円環状の係合溝43が設けられている。なお、係合溝43の軸方向両側には雄セレーション歯41が形成されている。
これに対して、エクステンションシャフト25には、ピニオンシャフト24側に開口する筒部50が形成されている。図2(b)に示すように、筒部50の周面には、その径方向外側に突出した部分を有する2つの締結部51が設けられている。すなわち、2つの締結部51は、筒部50の内外を貫通するスリット51aを挟むように対向して形成されている。スリット51aは、筒部50の開口端部(図2(a)の左端部)から、ピニオンシャフト24の挿入方向へ向けた一定範囲にわたって設けられている。2つの締結部51には、それぞれ筒部50の軸線と直交する方向に延びるボルト孔52が形成されている。一方のボルト孔52には、雌ねじが形成されている。雌ねじの形成されていないボルト孔52からボルト53が挿通され、このボルト53は雌ねじの形成されたボルト孔52に締め付けられる。なお、ボルト孔52は、その一部が筒部50の内部空間と重複する位置に形成されている。このため、ボルト53はピニオンシャフト24に形成された係合溝43と係合する。したがって、ピニオンシャフト24に対し、その引き抜き方向へ向けた力が作用したとき、ボルト53が係合溝43に係合することにより、ピニオンシャフト24がエクステンションシャフト25から脱落することが抑制される。
また、筒部50の内周面は、雄セレーション歯41と噛み合う多数の雌セレーション歯54が形成された雌セレーション部55、および雌セレーション部55と連続して形成されるとともに突部42が嵌合する嵌合部56を有している。なお、各雌セレーション歯54は、それぞれ同一形状をなしている。嵌合部56は、円筒状に形成されており、その内径は雌セレーション部55における最小の内径(雌セレーション歯54の歯先部分での内径)以下である。突部42の外周面と嵌合部56の内周面との間の隙間は、突部42が嵌合部56と嵌合した際に、ピニオンシャフト24の中心軸がエクステンションシャフト25の中心軸とがほぼ一致するように設定されている。
ところで、エクステンションシャフト25の内周面は、ピニオンシャフト24側の開口部へ近づくほど拡径するテーパ状に形成されている。すなわち、雌セレーション部55はテーパ形状をなしており、エクステンションシャフト25の口元側(図中の左側)の内径D1は、奥側(図中の右側)の内径D2よりも大きく設定されている。なお、雌セレーション部55のテーパ形状を極端に図示したため、口元側では、ピニオンシャフト24の雄セレーション歯41とエクステンションシャフト25の雌セレーション歯54とが噛み合っていないように見えるが、実際にはこれらは噛み合っている。図2(c)に示されるように、雄セレーション歯41の歯先と雌セレーション歯54の歯底との間、および雄セレーション歯41の歯底と雌セレーション歯54の歯先との間は、それぞれ接触していないが、それぞれの歯の中間位置で接触する。なお、雌セレーション部55のテーパ形状はごくわずかであるため、雄セレーション歯41の歯先と雌セレーション歯54の歯底、および雄セレーション歯41の歯底と雌セレーション歯54の歯先との間には、わずかに接触する部分があってもよい。
本実施形態の作用を説明する。
ボルト孔52にボルト53を挿入して、ボルト53を雌ねじが形成されたボルト孔52に締め付けるのに伴い、2つの締結部51が互いに近づくように弾性変形することによりスリットの幅が狭まる。これに伴って、筒部50が弾性変形し、雌セレーション部55が縮径するため、雄セレーション部40が雌セレーション部55に強く締め付けられる。この際、雄セレーション部40に対する雌セレーション部55の締め付け、言い換えると、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の歯当たりは、口元側と奥側とで異なっている。なお、歯当たりとは、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の接触の度合いのことである。口元側と奥側とで歯当たりが異なるのは、エクステンションシャフト25は開口しているため、締結部51は口元側ほど剛性が小さくなるからである。すなわち、ボルト53で締め付けた際には、締結部51の口元側がより変形しやすいため、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の歯当たりは、雄セレーション歯41の奥側よりも口元側の方が強くなってしまう。
ボルト孔52にボルト53を挿入して、ボルト53を雌ねじが形成されたボルト孔52に締め付けるのに伴い、2つの締結部51が互いに近づくように弾性変形することによりスリットの幅が狭まる。これに伴って、筒部50が弾性変形し、雌セレーション部55が縮径するため、雄セレーション部40が雌セレーション部55に強く締め付けられる。この際、雄セレーション部40に対する雌セレーション部55の締め付け、言い換えると、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の歯当たりは、口元側と奥側とで異なっている。なお、歯当たりとは、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の接触の度合いのことである。口元側と奥側とで歯当たりが異なるのは、エクステンションシャフト25は開口しているため、締結部51は口元側ほど剛性が小さくなるからである。すなわち、ボルト53で締め付けた際には、締結部51の口元側がより変形しやすいため、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の歯当たりは、雄セレーション歯41の奥側よりも口元側の方が強くなってしまう。
口元側の歯当たりが強い場合には、雄セレーション歯41の口元側の部分および雌セレーション歯54の口元側の部分の摩耗が、雄セレーション歯41の奥側の部分および雌セレーション歯54の奥側の部分の摩耗に比べて促進されてしまう。雄セレーション歯41の口元側の部分および雌セレーション歯54の口元側の部分が摩耗することにより、これらの耐久性は低減してしまう。また、雄セレーション歯41の口元側の部分および雌セレーション歯54の口元側の部分が摩耗すると、これらの歯の良好な噛み合い状態が悪化するおそれがある。
この点、本実施形態では、雌セレーション部55がテーパ形状をなしていることにより、雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間における口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減することができる。すなわち、このテーパ形状は雌セレーション部55の口元側に向かうにつれて大きくなるため、ボルト53で締め付けた際に、雄セレーション歯41の口元側の部分と雌セレーション歯54の口元側の部分との間の歯当たりを弱くして、雄セレーション歯41の奥側の部分と雌セレーション歯54の奥側の部分との間の歯当たりを維持することができる。すなわち、口元側と奥側の雄セレーション歯41と雌セレーション歯54との間の歯当たりの差を低減できる。これは、雌セレーション部55がテーパ形状をなしているため、雄セレーション歯41の口元側の部分と雌セレーション歯54の口元側の部分との間の隙間はより大きくできるのに対し、雄セレーション歯41の奥側の部分と雌セレーション歯54の奥側の部分との間の隙間はより小さくできるからである。
本実施形態の効果を説明する。
(1)雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていることにより、口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。雄セレーション歯41の口元側の部分と雌セレーション歯54の口元側の部分との摩耗が抑制されるので、雄セレーション歯41および雌セレーション歯54の耐久性を高めることができる。
(1)雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていることにより、口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。雄セレーション歯41の口元側の部分と雌セレーション歯54の口元側の部分との摩耗が抑制されるので、雄セレーション歯41および雌セレーション歯54の耐久性を高めることができる。
(2)雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていることにより、ピニオンシャフト24をエクステンションシャフト25に挿入する際の組み付け性を高めることができる。
なお、本実施形態は次のように変更してもよい。
・本実施形態では、エクステンションシャフト25の雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていたが、これに限らない。たとえば、図3(a)に示すように、ピニオンシャフト24の雄セレーション部40が奥側(その先端側)へ近づくにつれて拡径するテーパ形状を有していてもよい。すなわち、ピニオンシャフト24の雄セレーション部40の口元側の外径とエクステンションシャフト25の口元側の雌セレーション部55の内径との差が、雄セレーション部40の奥側の外径と雌セレーション部55の奥側の内径の差よりも大きくなるようにテーパ形状が設けられればよい。
・本実施形態では、エクステンションシャフト25の雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていたが、これに限らない。たとえば、図3(a)に示すように、ピニオンシャフト24の雄セレーション部40が奥側(その先端側)へ近づくにつれて拡径するテーパ形状を有していてもよい。すなわち、ピニオンシャフト24の雄セレーション部40の口元側の外径とエクステンションシャフト25の口元側の雌セレーション部55の内径との差が、雄セレーション部40の奥側の外径と雌セレーション部55の奥側の内径の差よりも大きくなるようにテーパ形状が設けられればよい。
・本実施形態では、エクステンションシャフト25の雌セレーション部55が口元側へ近づくにつれて拡径するテーパ形状をなしていたが、これに限らない。たとえば、図3(b)に示すように、ピニオンシャフト24の雄セレーション部40の口元側の外径と奥側の外径が係合溝43を境界に変化するようにしてもよい。この場合、雄セレーション部40の口元側の外径は奥側の外径よりも大きく設定される。
・本実施形態では、雌セレーション部55の口元側の内径が奥側の内径よりも大きくなるように設定されたが、これに限らない。たとえば、図3(c)に示すように、雌セレーション部55の口元側の内径と奥側の内径を等しく設定して、雄セレーション部40の口元側の外径と奥側の外径も等しく設定した場合であっても、締結部51の奥側の内周面(雌セレーション部55)に溝57を設けることで、雌セレーション部55をテーパ形状にしたのと同じ効果を得ることができる。この場合、溝57により、締結部51の奥側の剛性が弱められるので、口元側の歯当たりと奥側の歯当たりの差を低減できる。また、締結部51の奥側の内周面に限らず、締結部51の奥側の外周面に溝58を設けてもよい。
・本実施形態では、ピニオンシャフト24をエクステンションシャフト25に挿入することで両者を接続したが、エクステンションシャフト25をピニオンシャフト24に挿入することで両者を接続してもよい。すなわち、ピニオンシャフト24とエクステンションシャフト25とで、雄セレーション部40と雌セレーション部55を逆に設けてもよい。
・本実施形態では、雌セレーション部55にテーパ形状を設けたが、エクステンションシャフト25の内周面の全域にテーパ形状を設けてもよい。
・本実施形態では、ピニオンシャフト24とエクステンションシャフト25とを接続したが、これに限らない。たとえば、インターミディエイトシャフト23と、エクステンションシャフトとを接続する際のセレーション嵌合に用いられてもよい。すなわち、第1のシャフトと第2のシャフトとをセレーション嵌合によって接続するものであればよい。
・本実施形態では、ピニオンシャフト24とエクステンションシャフト25とを接続したが、これに限らない。たとえば、インターミディエイトシャフト23と、エクステンションシャフトとを接続する際のセレーション嵌合に用いられてもよい。すなわち、第1のシャフトと第2のシャフトとをセレーション嵌合によって接続するものであればよい。
・本実施形態では、コラムアシスト式のステアリング装置に具体化したが、これに限らない。すなわち、第1のシャフトと第2のシャフトとをセレーション嵌合によって接続する構成を有するステアリング装置であればよい。
1…EPS、2…操舵機構、3…アシスト機構、20…ステアリングホイール、21…ステアリングシャフト、22…コラムシャフト、23…インターミディエイトシャフト、24…ピニオンシャフト(第1のシャフト)、25…エクステンションシャフト(第2のシャフト)、26…ラックシャフト、27…ラックアンドピニオン機構、28…タイロッド、29…転舵輪、30…モータ、31…回転軸、32…減速機構、40…雄セレーション部、41…雄セレーション歯、42…突部、43…係合溝、50…筒部、51…締結部、51a…スリット、52…ボルト孔、53…ボルト、54…雌セレーション歯、55…雌セレーション部、56…嵌合部、57,58…溝、D1,D2…内径。
Claims (5)
- 外周面に雄セレーション部が形成された第1のシャフトと、
内周面に設けられて前記第1のシャフトの雄セレーション部が嵌合される雌セレーション部、軸方向に沿って延びるスリットを挟む形で外周面に突出して設けられた2つの締結部、および前記2つの締結部の並ぶ方向において前記2つの締結部を貫通するボルト孔を有する第2のシャフトと、
前記雄セレーション部と前記雌セレーション部が嵌合された状態で、前記ボルト孔に挿入されて締め付けられることにより、前記雌セレーション部を縮径させるボルトと、を備え、
前記雄セレーション部または前記雌セレーション部には、前記ボルト孔よりも口元側の部分と奥側の部分との前記雌セレーション部の縮径に伴う締め付け力の差を低減する締め付け力均等化手段が設けられているステアリング装置。 - 請求項1に記載のステアリング装置において、
前記締め付け力均等化手段として、
前記口元側における前記第1のシャフトの雄セレーションの外径と前記第2のシャフトの雌セレーションの内径との差は、前記奥側における前記第1のシャフトの雄セレーションの外径と前記第2のシャフトの雌セレーションの内径の差よりも大きく設定されているステアリング装置。 - 請求項1または2に記載のステアリング装置において、
前記締め付け力均等化手段として、
前記雄セレーション部は前記奥側へ向かうにつれて拡径するテーパ、または前記雌セレーション部は前記口元側へ向かうにつれて拡径するテーパを有するステアリング装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
前記締め付け力均等化手段として、
前記雌セレーション部または前記締結部の前記奥側には、溝が形成されるステアリング装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のステアリング装置において、
前記第2のシャフトは前記第1のシャフトをその軸方向に延長するエクステンションシャフトであるステアリング装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019049882A1 (ja) * | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 日本精工株式会社 | トルク伝達軸 |
US11035414B2 (en) | 2017-09-07 | 2021-06-15 | Nsk Ltd. | Torque transmission shaft |
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2015
- 2015-03-27 JP JP2015067284A patent/JP2016185782A/ja active Pending
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